JPH0582971B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明はプローブ装置に関する。

（従来の技術） トランジスタや集積回路（IC）等の半導体装
置の製造工程における検査の１つとしてプローブ
検査がある。このプローブ検査は、ウエハ上にパ
ターン形成により完成された半導体チツプを、ウ
エハプローブのプローブ針を用いて、測定器等か
らなる検査回路と電気的に接続し、その動作や電
気的特性を検査するものである。

かかるプローブ検査は、不良と判定された半導
体チツプをアツセンブリ工程の手前で排除するこ
とが可能なので、コストダウンあるいは生産性の
向上を計る上で重要とされている。

上記ウエハの検査方法としては、特開昭59−
17260号公報などにより、また特にプローブカー
ドを自動的に位置合わせし、かつウエハセンサを
使用してプローブ針位置検出とウエハ位置検出を
行う装置については特開昭61−15341号公報など
により当業者において周知である。

（発明が解決しようとする問題点） 最近の半導体デバイスの高集積化、多機能化、
高速化に伴い、プローブ装置においてもテストス
ピードの高速化が求められている。

したがつて、従来のプローブカードとテスタを
長いケーブルで接続し測定する方法では、測定周
波数の関係で正常な測定ができないデバイスもあ
る。

このようなデバイスに対しては、例えば特開昭
61−78135号公報に開示されているようなドライ
バ、コンパレータなどアナログ回路部をピンエレ
クトロニクスボードと呼ばれる基板に組み込み、
その基板を半導体チツプの各電極ごとに設置した
テストヘツドをプローブカードのすぐ上に設置し
て測定する高周波タイプのプローブ装置が対応し
ている。しかし、従来のこのタイプのテストヘツ
ドには、ウエハ上の半導体チツプの電極パツドに
プローブ針を高精度に位置決めするためのITV
カメラ、もしくはマイクロスコープの挿入穴を必
要としていたため、ピンエレクトロニクスボード
からプローブ針までの距離が長くなり、やはり容
量、インピーダンスが高くなり、高周波の測定に
問題がのこつていた。

かかる問題点について、以上のような従来のタ
イプのプローブ装置の概略を示す図３を参照しな
がら説明する。

ウエハチヤツク１０の上に載置されたウエハ２
は、このウエハ２上の半導体チツプの電極に対応
したプローブ針４を設け、前記ウエハ２に対向配
置されたプローブカード３と電気的に接触可能に
設けられている。

ここで、前記半導体チツプの測定を行うピンエ
レクトロニクス５は、テストヘツド６の中央部に
設けられたテレビカメラ７もしくはマイクロスコ
ープを挿入する穴を取り囲むように前記テストヘ
ツド６内に設けられており、かかるピンエレクト
ロニクス５と前記プローブカード３に設けられた
前記プローブ針４とを結線するためには、前記プ
ローブカード内を周方向へ迂回させた後に、前記
ピンエレクトロニクス５へと垂直方向に配線する
必要がある。

すなわち、特願昭61−78135号公報に示すよう
な従来の装置では、テレビカメラ７もしくはマイ
クロスコープをテストヘツド６に設けられた穴に
挿入するために、ピンエレクトロニクス５からプ
ローブ針４を介してウエハ２上の半導体チツプに
至る高周波信号用の信号配線が、上記迂回距離分
だけ延びるため、その分インピーダンスを高くさ
せ測定精度の低下を招いていた。

そのため近年のプローブ装置においては、ピン
エレクトロニクスボードとプローブ針の距離を極
力近づけ、インピーダンスを低くし、より高周波
での測定を行うためにテストヘツドの穴をできる
かぎり小さくすることが課題とされている。この
発明は、上記課題を達成するためになされたもの
で、高周波での測定向上を可能としたプローブ装
置を提供するものである。

〔発明の構成〕

（問題を解決するための手段） 上記課題を解決するために、本発明によれば、
ウエハチヤツクに載置された半導体ウエハに形成
された半導体チツプの電極パツドに対応したプロ
ーブ針を設けたプローブカードと、前記プローブ
針と配線により結線され前記チツプの電気的性能
を測定するピンエレクトロニクスと、このピンエ
レクトロニクスが内蔵されたテストヘツドと、前
記電極パツドと前記プローブ針との像を前記テス
トヘツドに穿設された穴を介して反射させる反射
鏡と、この反射鏡を介して得られる前記電極パツ
ドと前記プローブ針との反射像を撮像するカメラ
とを備えたプローブ装置おいて、 前記テストヘツドに穿設された前記穴を前記電
極パツドと前記プローブ針との反射像を得るに十
分なほど小さく構成し、前記プローブ針と前記ピ
ンエレクトロニクスとの前記配線が両者を結ぶ略
垂直方向に結線されるように、前記ピンエレクト
ロニクスを前記テストヘツド内に配置したことを
特徴とする、プローブ装置が提供される。

（作用） 本発明によれば、ウエハチヤツク上に載置され
た半導体ウエハ上の半導体チツプの電極パツドの
像と、その半導体ウエハのプローブ検査を行うた
めのプローブカードのプローブ針との像が、テス
トヘツドに穿設された穴を介して、反射鏡により
反射されて、TVカメラにより撮像される構成と
なつている。そのため、ウエハ半導体チツプの電
極パツドとプローブ針の接触状態を観察するため
に、従来のように、テストヘツドにマイクロスコ
ープあるいはITVカメラのような検査機を挿入
するための大きな挿入穴を設ける必要性がなくな
る。

その際、本発明によれば、テストヘツドに穿設
される穴は、電極パツドとプローブ針との像を写
す光線が通過可能であり、したがつて、プローブ
検査位置が検出できれば十分なので、非常に小さ
いものとすることができる。

このようにテストヘツドの穴を小さくすること
により、ピンエレクトロニクスボードをテストヘ
ツド内において自由に配置することが可能とな
る。そのため、本発明によれば、プローブ針とピ
ンエレクトロニクスボードとの配線を、従来装置
よようにプローブ針から一旦プローブカード内を
水平方向に迂回した後垂直方向に立ち上げること
なく、プローブ針からピンエレクトロニクスボー
ドに対して略垂直方向に直接立ち上げることが可
能なように、ピンエレクトロニクスボードがテス
トヘツド内に配置される。

その結果、迂回配線が行われた従来装置に比較
して、プローブ針とピンエレクトロニクスボード
との配線距離を短くすることができ、迂回配線を
回避できる分だけ容量、インピーダンスを低くす
ることができる。

したがつて、本発明のプローブ装置によれば、
以前よりも高周波による測定精度の高いプローブ
検査が可能となる。

（実施例） 以下本発明プローブ装置の実施例を図面を参照
して説明する。

この実施例の特徴は、測定ステージ１に載置さ
れたウエハ２上に形成された多数の半導体チツプ
の電極パツドにプローブカード３に持着されたプ
ローブ針４を接触させ電気的諸性能を検査する基
板、例えばピンエレクトロニクスボード５が実装
されている構成を有するテストヘツド６に穿設さ
れる、ITVカメラ７もしくはマイクロスコープ
などを挿入するための挿入穴をできる限り小さく
し、高周波での測定を可能とするものである。

周知の通り、ウエハチヤツク１０の上に載置さ
れたウエハ２の上には複数の半導体チツプが形成
されている。

この半導体チツプの電極に対応したプローブ針
４は、プローブカード３により保持され、前記プ
ローブ針４の針先は前記半導体チツプの電極の広
がりに応じて、集中して設けられている。

ところで、前記プローブ針４から、テストヘツ
ド６の中に内蔵され前記ウエハ２上の半導体チツ
プの測定を行うピンエレクトロニクスボード５へ
結線される配線は、高周波信号をやりとりする際
のインピーダンスを低下させて、測定精度を上げ
るために、最短距離の直線で配線されることが求
められている。

かかる技術的課題に鑑み本発明は従来に比較し
て最短距離での配線を可能にするものであり、こ
の点については、本発明の一実施例の概略図を示
す第１図および従来装置の概略図を示す第３図を
比較すれば容易に理解できる。

第３図に示す従来装置では、プローブ針４から
ピンエレクトロニクスボード５への配線は、テレ
ビカメラ７用の穴をテストヘツド６に穿設する必
要があるため、プローブカード３内において一旦
周方向に展開した後、垂直方向に向かうように結
線されている。

これに対して、第１図に示す本願装置では、テ
ストヘツド６に撮像用の光を通過させる穴が設け
られ、この穴を通して得られた半導体チツプと電
極パツドとの接触状態が認識される構成となつて
いるため、テストヘツド６に従来装置のようにテ
レビカメラ７もしくはマイクロスコープなどの機
具を挿入する大きさの穴を確保する必要がないの
で、プローブ針４からピンエレクトロニクスボー
ド５への配線を垂直に結線することが可能となつ
ている。

次に、本発明に基づいて構成されたプローブ装
置の一実施例の動作について説明する。

プローブ装置は、複数枚のウエハが収納された
ウエハカセツト８から、プリアライメントステー
ジ９へ１枚ずつ供給されるウエハ２のオリエンテ
ーシヨンフラツト部を検出してプリアライメント
を行う。

ウエハチヤツク１０はプリアライメントステー
ジ９から供給されたウエハを固定するとともに、
ウエハをＸ，Ｙ，θおよびＺ方向に移動する。

ウエハチヤツク１０は、さらにこれらの検出結
果に基づいてウエハ２に形成されている半導体チ
ツプが、プローブカード３のプローブ検査位置に
来るようにウエハ２を移動し、ウエハ２を垂直に
持ち上げる（Ｚアツプ）もしくはウエハ部を垂直
に落下させる（Ｚダウン）。

これにより、ウエハ２上に形成されている半導
体チツプ上の電極パツド位置がプローブ針４に押
し付けられる。この操作は、プローブカード３に
最短距離で配線されて導通しているピンエレクト
ロニクスボード５が内在しているテストヘツド６
を測定ステージ１上の上面部に取り付けた状態
で、テストヘツド６に設けられた、例えば直径約
５cmの穴を通して照射された、例えば角度45°の
反射鏡によつて写し出された半導体チツプと電極
パツドとの接触状態をITVカメラ７もしくは、
マイクロスコープなどで撮像し、撮像出力と予め
記憶された標準位置情報とを比較して認識する構
成となつている。

この構成により、従来はプローブカード３の開
口の真上にのみ配置されていたTVカメラ、例え
ばITVカメラ７もしくはマイクロスコープなど
を、反射鏡１１で写し出される範囲であるならば
いずれにも配置可能となる。

このような操作者によるウエハ２の半導体パツ
ドとプローブ針４の位置確認、すなわちテイーチ
ング操作終了後は、自動および連続工程にはい
り、プローブカード３の他端に接続されているテ
スタによりプローブ検査を行う。

該半導体チツプのプローブ検査が終了すると、
ウエハ２あるいはプローブカード部を元の高さに
戻し、予めプログラムに初期設定されているデー
タをもとに、次の半導体チツプが上記検査位置に
くるようにＸ，Ｙ方向に移動し、Ｚアツプもしく
はＺダウンして、順次半導体チツプのプローブ検
査を行う。測定の結果、不良チツプにはテスタか
らのFAIL信号により、マーカーが作動しマーク
をつける。

測定ウエハ１枚について、プローブ検査が終了
すると、ウエハをウエハチヤツクから取り外し、
ウエハカセツト８に収納する。上記工程を繰り返
し、プローブ検査は行われる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、半導体
ウエハ上の電極パツドとプローブカードのプロー
ブ針との状態を、テストヘツドに穿設された穴を
介して反射鏡で反射してカメラで撮像する構成
し、かつテストヘツドに穿設する穴を小さくし
て、ピンエレクトロニクスとプローブ針との配線
を両者を結ぶ略垂直方向に、すなわち最短距離で
結線できるように、ピンエレクトロニクスをテス
トカード内に設置しているので、従来の迂回配線
によつて生じていた容量、インピーダンスの影響
を回避し、高周波での測定機能を高めるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のプローバの一実施例を説明す
るための概略図である。第２図は本発明装置の一
実施例であるプローブ装置内部ウエハ搬送系の配
置構造を示す平面図である。第３図は従来プロー
バ装置の概略図である。 ２……ウエハ、３……プローブカード、４……
プローブ針、５……ピンエレクトロニクスボー
ド、６……テストヘツド、７……ITVカメラ、
１０……ウエハチヤツク、１１……反射鏡。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ウエハチヤツクに載置された半導体ウエハに
   形成された半導体チツプの電極パツドに対応した
   プローブ針を設けたプローブカードと、前記プロ
   ーブ針と配線により結線され前記チツプの電気的
   性能を測定するピンエレクトロニクスと、このピ
   ンエレクトロニクスが内蔵されたテストヘツド
   と、前記電極パツドと前記プローブ針との像を前
   記テストヘツドに穿設された穴を介して反射させ
   る反射鏡と、この反射鏡を介して得られる前記電
   極パツドと前記プローブ針との反射像を撮像する
   カメラとを備えたプローブ装置おいて、 前記テストヘツドに穿設された前記穴を前記電
   極パツドと前記プローブ針との反射像を得るに十
   分なほど小さく構成し、前記プローブ針と前記ピ
   ンエレクトロニクスとの前記配線が両者を結ぶ略
   垂直方向に結線されるように、前記ピンエレクト
   ロニクスを前記テストヘツド内に配置したことを
   特徴とする、プローブ装置。